面向复杂零件成组编码系统及其与CAPP集成的研究

    企业的生产环境，从计划经济到今天的市场经济，发生了质的变化。产品越发体现出了多品种、小批量的特点。成组技术利用相似性原理把零件分类归组，从而使小批量生产能获得接近于大批量生产的效果。发展到今天，成组技术已成为许多先进制造技术的基础，并被广泛应用到产品设计、制造、工艺、生产管理等诸多领域，形成了计算机辅助设计、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助制造以及有成组技术特色的计算机集成制造系统。
   
    零件分类编码系统是成组技术原理的重要组成部分，是有效实施成组技术的重要手段，也是企业各部门共享有关产品零件信息的重要手段。目前，成熟的零件分类编码系统很多，如:OPITZ系统、KK-3系统、JLBM-1系统等。
   
    然而，由于实施成组技术大多要面向具体行业，具体企业，甚至企业的具体部门，很少能套用现有系统，尤其是对于一些复杂零件的成组，由于结构和工艺的复杂其零件相似性差，实施成组的难度大，因而在这方面的研究较少。如何建立一套完善的编码系统来描述形状结构复杂、形面参数繁多、信息量大的复杂零件以实现其成组成为一个巫待解决的问题。本文针对某行业成组技术的研究，提出了以固定码描述一般零件，以固定码+柔性码描述复杂零件的成组编码系统，并对编码系统与CAPP系统的集成进行了研究。
   
    1 编码系统设计
   
    1.1 所覆盖零件的特点分析
   
    所涉及的零件中复杂零件占较大比重。由于这些零件完成的功能特殊，因此其结构和工艺非常复杂。以某壳体零件为例，其铸造毛坯价格十几万元，其零件成品价格几十万元至上百万元，其材料属于难加工材料，共有工序60多道，其中关键工序将近40余道。除内腔主孔加工外，还有210个辅助孔加工，均有较高的位置度要求，其中多个为长径比高达20的垂直相交深孔加工，壳体内腔叶片及变截面阿基米德螺线流道属于复杂曲面加工，要经过铣削加工、电解加工、插削加工、磨粒流加工等多道工序。还有些零件虽然结构简单，但工艺复杂。例如某十字轴，其结构为一方形体四个端面均匀分布四个圆柱体，但因加工时圆柱体同轴度很难保证，共需工序30多道。
   
    总的说来零件有如下特点:结构不对称、复杂曲面多、难加工材料多、尺寸范围变化大、精度要求高、工序数量多等。
   
    1.2 编码系统使用范围的确定
   
    本编码系统主要应用在某厂的机加车间，主要为工艺设计和组织生产服务，但考虑到企业今后的发展和信息集成化程度的不断深人，在满足工艺部门使用要求的前提下，又充分考虑了设计部门的需求，建立了一套多功用的分类编码系统。
   
    对七个产品的4000多个机加零件图纸信息进行了全面的统计和分析，建立了完备的基础数据。在此过程中曾先后套用KK-3系统和JLB系统但效果均不理想。由于行业的特殊性，其中很多零件描述不完整、不准确，甚至无法描述。为此，在参考多个原有成熟的编码系统的基础上，自行开发零件编码系统，尤其是要解决对复杂零件的描述问题。
   
    1.3 编码系统总体方案设计
   
    为了能以较少的码位包含较多的信息，采用混合型分类法，即线分类法与面分类法混合使用的方式，并同时嵌套矩阵结构。
   
    系统的用途和目的的不同决定了系统中各类信息的排列顺序也有所区别。在排列顺序时遵循以下原则:先主后次，先粗后细，先外形后内形，先形状尺寸后精度材料。这样既便于人们掌握和应用，又便于使用计算机进行处理。
   
    鉴于复杂零件占总零件的比重较大，对复杂零件用较少的码位描述不清楚，不能达到准确地分类成组的目的，而增加码位数量会给编码系统的应用带来困难，尤其会使一般零件的编码复杂化。为此，采用了固定码+柔性码的柔性编码系统，即用固定码去描述一般零件，而用固定码+柔性码去描述复杂零件。这样既能准确地描述复杂零件，又不会导致一般零件的描述复杂化，也就是说只有在描述复杂零件时才用到柔性码部分。编码系统总体结构如图1所示。
   

    1.4 编码系统结构组成
   
    1.4.1 类别部分
   
    共2位码表示，可以描述零件的基本类别。第一位为粗分类、第二位为细分类。首先通过这两位码对零件进行初步的分类。